Los diamantes de la batería de Nano Diamond Battery (NDB) tienen un hermoso tono azul, gracias a las trazas de boro que contiene su estructura de carbono. Son artificiales, pero recuerdan a los verdaderos diamantes azules, algunas de las piedras preciosas más raras de la Tierra. De acuerdo con los hallazgos de un estudio de agosto de 2018 en Nature, se forman en el manto inferior de la Tierra, entre 410 y 1,680 millas por debajo de la superficie. Como tales, solamente se encuentran diamantes azules en tres minas en todo el mundo, lo que explica su elevado precio: aproximadamente 15.700 dólares por un diamante azul claro de 0,3 quilates, y 75.000 dólares por un diamante azul oscuro de 0,25 quilates.
En menos de dos años, se podrá adquirir un reloj inteligente, alimentado con una batería de diamante radiactiva, que durará generaciones.
La batería, que podría cambiar las reglas del juego, es obra de la empresa Nano Diamond Battery (NDB), con sede en San Francisco, que presume de su homónima «batería voltaica de alta potencia basada en diamantes alfa, beta y neutrones» por su capacidad de proporcionar a los dispositivos «energía verde y de por vida». Imagínese: Una sola batería podría alimentar su bomba de insulina o su marcapasos durante toda su vida (con mucho tiempo de sobra). O podría proporcionar energía a un vehículo espacial que recogiera muestras de regolito de Marte durante décadas sin ayuda humana.
Son objetivos ambiciosos. Pero, ¿podrían hacerse realidad las audaces pretensiones de NDB?
En primer lugar, analicemos las especificaciones. Para construir su Batería de Nanodiamantes, NDB emplea capas de nanodiamantes en paneles increíblemente pequeños (para contextualizar, un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro). Los diamantes tienen una conductividad térmica excepcional, lo que los hace ideales para los dispositivos electrónicos. De hecho, son el mejor conductor natural del calor, según una publicación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Houston, y son de tres a cuatro veces más eficaces que el cobre o la plata.
Los científicos cultivan estos diamantes en miniatura mediante la deposición química de vapor, un proceso en el que los gases a temperaturas extremadamente altas obligan al carbono a cristalizar en un material de sustrato. Este proceso, admite NDB, crea un cuello de botella en los costes: fabricar estos diamantes especiales requiere mucha energía y es caro.
Al fin y al cabo, son «diamantes dopados con boro de forma artificial», explica Yury Gogotsi, director del Instituto de Nanomateriales A.J. Drexel de la Universidad de Drexel, en Filadelfia. (Gogotsi no está afiliado al NDB.) Ese proceso produce diamantes de color azul y con una conductividad superior a la del diamante medio. Los verdaderos diamantes azules se dan de forma natural en la Tierra, pero son más raros e incluso más caros que los diamantes azules artificiales.
Una vez que NDB ha obtenido los nanodiamantes, la empresa los combina con isótopos radiactivos procedentes de residuos nucleares. En concreto, emplean isótopos radiactivos de uranio y plutonio, «que probablemente proceden de los residuos de las centrales radiactivas», dice Gogotsi.
A partir de ahí, los diamantes monocristalinos, de apenas unos milímetros cuadrados, alejan el calor de los isótopos en descomposición radiactiva con tanta rapidez que la operación genera realmente electricidad. «Las fuentes de desintegración depositan su energía en el transductor de NDB, que convierte la energía cinética de la radiación incidente en energía eléctrica», explica Nima Golsharifi, director general de NDB.
¿Seguramente la pregunta es cuál es el truco? ¿Existe una batería de diamantes que realmente usa residuos nucleares, dura miles de años y sólo implica capas de los más minúsculos diamantes?
Es un poco más complicado que eso. Cada célula de la batería sólo produce una pequeña cantidad de energía, por lo que los científicos deben combinar las células en grandes cantidades para alimentar regularmente grandes dispositivos, lo que aumenta el coste y la complejidad.
Sin embargo, Golsharifi destaca el diminuto tamaño de las células de la Nano Diamond Battery como una ventaja para la escalabilidad. «Por ejemplo, la batería de un reloj de pulsera consume unos dos microvatios, por lo que una célula NDB mucho más pequeña sería suficiente», explica. «Así que, si necesitamos alimentar una aplicación diferente, se puede aumentar el número de células apiladas para satisfacer la demanda».
Sin embargo, existe el problema del desgaste: Los investigadores implantan los residuos nucleares en el interior de las células de diamante, lo que crea una debilidad estructural natural que, estadísticamente hablando, acabará fallando en algunas de las células con el tiempo, explica Gogotsi. Cuando la batería de nanodiamantes se generalice en el futuro, existe la posibilidad de que algunas de las células se rompan o simplemente se pierdan con los dispositivos que alimentan.
«Esto crearía un problema de residuos nucleares, que es inevitable si se emplean grandes cantidades de baterías», dice Gogotsi. «Algunas de ellas acabarán rompiéndose. Esto puede no ser un problema en el espacio, pero ciertamente será una preocupación en la superficie
de la Tierra».
Eso no significa que la batería de diamante no sea un proyecto que merezca la pena. Si se solucionan estos problemas, algunas de sus posibles aplicaciones son los dispositivos de uso prolongado, como los audífonos o los marcapasos. «Por ejemplo, un niño al que se le implanta un audífono o una persona mayor con un marcapasos; la gente no debería tener que pasar por una cirugía posiblemente traumática más de una vez», explica Golsharifi.
Las baterías podrían incluso resultar útiles en vehículos espaciales que necesitan funcionar durante años sin ayuda, dice NDB. Por ejemplo, en los satélites. La afirmación de NDB de que la batería dura 28.000 años se basa, en parte, en estas aplicaciones espaciales de baja potencia. La Voyager, la emblemática sonda espacial de la NASA, destinada a estudiar el sistema solar exterior cuando se lanzó en septiembre de 1977, usó tres «generadores termoeléctricos radioisotópicos de varios cientos de vatios» (MHW-RTG) para obtener energía. La potencia de cada generador comenzó a ser de sólo 158 vatios, es decir, menos energía de la que se necesitaría para alimentar una lámpara doméstica durante un año.
Y si se combinan suficientes células de batería de diamante, podrían alimentar aparatos electrónicos aquí en la Tierra con mayores demandas de energía, desde pantallas LED en tabletas hasta teléfonos móviles. Pero para su primer producto comercial, NDB planea introducir un reloj inteligente, con una fecha de lanzamiento prevista en algún momento de 2022. Si eso ocurre, se podría tener un reloj con una sola pila y pasarlo de generación en generación sin necesidad de sustituirlo.
Sin embargo, NDB mantiene el secreto, divulgando pocos detalles sobre la Nano Diamond Battery (su densidad de energía, por ejemplo). Y ni siquiera hay vídeos de demostración de la tecnología. Pero la promesa de la batería de diamante radiactivo sigue siendo muy real, y el próximo smartwatch de NDB nos dirá mucho sobre la viabilidad de esta tecnología en otras aplicaciones. Y seguiremos esperando: lo único que tenemos es tiempo.
Fte. Popular Mechanics
